《Java SE》网络编程基础知识归纳。

淩亂°似流年 2023-10-02 20:09 34阅读 0赞

**目录**

一、网络基本介绍

1、什么是网络通信？

2、网络

3、IP地址

4、域名

5、网络通信协议

6、Socket

二、TCP网络通信编程

1、应用实例1（字节流）

2、应用实例2（字节流）

3、应用实例3（字符流）

4、netstat 指令

三、UDP网络通信编程

1、基本介绍

2、基本流程

3、应用实例

--------------------

## 一、网络基本介绍 ##

> ### 1、**什么是网络通信？** ###
> 
> 两台设备之间通过网络实现数据传输，将数据通过网络从一台设备传輸到另一台设备。在java.net包下提供了一系列的类或接口，供程序员使用，完成网络通信。
> 
> ### 2、网络 ###
> 
> **概念:** 两台或多台设备通过一定物理设备连接起来构成了网络  
> **根据网络的覆盖范围不同，对网络进行分类:**  
> 局域网: 覆盖范围最小，仅仅覆盖一个教室或一个机房  
> 城域网: 覆盖范围较大，可以覆盖一个城市  
> 广域网: 覆盖范围最大, 可以覆盖全国，甚至全球，万维网是广域网的代表
> 
> --------------------
> 
> ### 3、IP地址 ###
> 
> ① 概念: 用于唯一标识网络中的每台计算机/主机  
> ② 查看ip地址: ipconfig  
> ③ ip地址的表示形式: 点分十进制XX.XX.XX.XX
> 
> ④ 每一个十进制数的范围:0~255  
> ⑤ ip地址的组成=网络地址+主机地址，比如: 192.168.16.69
> 
> ⑥ iIPV6是互联网工程任务组设计的用于替代IPv4的下一代IP协议，其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。  
> ⑦由于IPV4最大的问题在于网络地址资源有限，严重制约了互联网的应用和发展。 IPv6的使用, 不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网  
> 的障碍。
> 
> **▶ IPV4的地址分类**
> 
> ![4580304c9a77458eb85e7407f84cd967.png][]
> 
> **▶ 类型的范围**
> 
> ![dcefb9642f7a4917b44d898c2eb33f96.png][]
> 
> **补充特殊：****127.0.0.1**  **表示本机地址**
> 
> --------------------
> 
> ### 4、域名 ###
> 
> ①例如百度的域名：www.baidu.com  
> ②好处: 为了方便记忆, 解决记IP的困难  
> ③概念: 将IP地址映射成域名，这里怎么映射上，HTTP协议  
> ④端口号
> 
> ▷ 概念: 用于标识计算机上某个特定的网络程序  
> ▷ 表示形式: 以整数形式，端口范围0~65535\[2个字节表示端口0~2A16-1\]  
> ▷ 0~1024已经被占用，比如 ssh 22, ftp 21, smtp 25 http 80  
> ▷ 常见的网络程序端口号:  
> tomcat: 8080
> 
> mysqk: 3306
> 
> oracle: 1521
> 
> sqlserver: 1433
> 
> --------------------
> 
> ### 5、网络通信协议 ###
> 
> **（1）协议(tcp/ip)：**  
> TCP/IP (Transmission Control Protocol/internet Protocol)的简写中文译名为传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet最基本的协议、 Internet国际互联网络的基础, 简单地说，就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。
> 
> ![3dae7a86c5244041b5eaf9d5bc8e9e51.png][]
> 
> **（2）TCP 和 UDP**
> 
>  **▶ TCP协议：传输控制协议**  
> ① 使用TCP议前，须先建立TCP连接，形成传输数据通道传输前，采用”三次握手”方式，是可靠的
> 
> ② TCP议进行通信的两个应用进程:客户端、服务端
> 
> ③ 在连接中可进行大数据量的传输
> 
> ④ 传输完毕， 需释放已建立的连接，效率低  
>  **▶ UDP协议：用户数据协议**  
> ① 将数据、源、目的封装成数据包，不需要建立连接，因无需连接， 故是不可靠的
> 
> ② 每个数据报的大小限制在64K内，不适合传输大量数据  
> ③ 发送数据结束时无需释放资源(因为不是面向连接的)速度快
> 
> --------------------
> 
> **补充：InetAddress 类**
> 
> getLocalHost：获取本机InetAddress对象
> 
> getByName：根据指定主机名/域名获取ip地址对象
> 
> getHostName：获取inetAddress对象的主机名
> 
> getHostAddress：获取inetAddress对象的地址
> 
> --------------------
> 
> ### 6、Socket ###
> 
> ▶ 套接字(Socket)开发网络应用程序被广泛采用，以至于成为事实上的标准
> 
> ▶ 通信的两端都要有Socket, 是两台机器间通信的端点。网络通信其实就是Socket间的通信。  
> ▶ Sochet许程序把网络连接当成一个流，数据在两个Socket同通IO传输  
> ▶ 一般主动发起通信的应用程序属客户端, 等待通信请求的为服务端
> 
> ![f93b781a8e304ecfbed3d14a1fd6d46f.png][]

--------------------

## 二、TCP网络通信编程 ##

> ![be4f08777ffa4ddf8de78e7aea4d7113.png][]
> 
> ### 1、应用实例1（字节流） ###
> 
> **▷ 服务端：**
> 
>     public class SocketTCP01Server {
>         public static void main(String[] args) throws IOException {
>             //1、在本机的9999端口监听，等待链接
>             //   细节：要求本机没有其他服务在监听9999端口
>             //   细节：这个ServerSocket 可以通过accept 返回多个Socket[多个客户端连接服务器的并发]
>             ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
>             System.out.println("服务端在监听9999端口，等待连接......");
>     
>             //2、当没有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，等待连接
>             //   如果有程序连接，则返回Socket对象，程序进行执行
>             Socket socket = serverSocket.accept();
>             System.out.println("服务端 socket = " + socket.getClass());
>     
>             //3、通过 读取客户端写入到数据通道的数据，显示
>             InputStream inputStream = socket.getInputStream();
>     
>             //4、IO读取
>             byte[] buf = new byte[1024];
>             int readline = 0;
>             while ((readline = inputStream.read(buf)) != -1){
>                 //根据读取到的实际长度，显示内容
>                 System.out.println(new String(buf, 0,readline));
>             }
>     
>             //5、关闭流
>             inputStream.close();
>             socket.close();
>             serverSocket.close();
>         }
>     }
> 
> **▷ 客户端：**
> 
>     public class SocketTCP01Client {
>         public static void main(String[] args) throws IOException {
>             //连接服务端（ip ，接口）
>             //解析：连接本机的9999端口，如果连接成功，则返回Socket对象
>             Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
>             System.out.println("客户端 socket = " + socket.getClass());
>     
>             //2、连接上后，生成Socket，通过
>             //   得到 和 socket对象相关联的输出流对象socket.getOutputStream()
>             OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
>     
>             //3、通过输出流，写入数据到 数据通道
>             outputStream.write("hello,server".getBytes());
>     
>             //4、关闭流对象和socket对象
>             outputStream.close();
>             socket.close();
>             System.out.println("客户端退出.....");
>         }
>     }
> 
> --------------------
> 
> ### 2、应用实例2（字节流） ###
> 
> **▷ 服务端：**
> 
>     public class SocketTCP02Server {
>         public static void main(String[] args) throws IOException {
>             //1、在本机的9999端口监听，等待链接
>             //   细节：要求本机没有其他服务在监听9999端口
>             //   细节：这个ServerSocket 可以通过accept 返回多个Socket[多个客户端连接服务器的并发]
>             ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
>             System.out.println("服务端在监听9999端口，等待连接......");
>     
>             //2、当没有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，等待连接
>             //   如果有程序连接，则返回Socket对象，程序进行执行
>             Socket socket = serverSocket.accept();
>             System.out.println("服务端 socket = " + socket.getClass());
>     
>             //3、通过 读取客户端写入到数据通道的数据，显示
>             InputStream inputStream = socket.getInputStream();
>     
>             //4、IO读取
>             byte[] buf = new byte[1024];
>             int readline = 0;
>             while ((readline = inputStream.read(buf)) != -1){
>                 //根据读取到的实际长度，显示内容
>                 System.out.println(new String(buf, 0,readline));
>             }
>     
>             //5、获取socket相关联的输出流
>             OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
>             outputStream.write("hello,client".getBytes());
>     
>             //设置结束标记
>             socket.shutdownOutput();
>     
>             //6、关闭流
>             inputStream.close();
>             socket.close();
>             serverSocket.close();
>             outputStream.close();
>     
>         }
>     }
> 
> **▷ 客户端：**
> 
>     public class SocketTCP02Client {
>         public static void main(String[] args) throws IOException {
>             //连接服务端（ip ，接口）
>             //解析：连接本机的9999端口，如果连接成功，则返回Socket对象
>             Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
>             System.out.println("客户端 socket = " + socket.getClass());
>     
>             //2、连接上后，生成Socket，通过
>             //   得到 和 socket对象相关联的输出流对象socket.getOutputStream()
>             OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
>     
>             //3、通过输出流，写入数据到 数据通道
>             outputStream.write("hello,server".getBytes());
>     
>             //设置结束标记
>             socket.shutdownOutput();
>     
>             //4、获取和socket相关联的输入流数据，读取数据（字节），并显示
>             InputStream inputStream = socket.getInputStream();
>             byte[] buf = new byte[1024];
>             int readline = 0;
>             while ((readline = inputStream.read(buf)) != -1){
>                 System.out.println(new String(buf, 0,readline));
>             }
>     
>             //5、关闭流对象和socket对象
>             outputStream.close();
>             socket.close();
>             inputStream.close();
>             System.out.println("客户端退出.....");
>         }
>     }
> 
> --------------------
> 
> ### 3、应用实例3（字符流） ###
> 
> **▷ 服务端：**
> 
>     public class SocketTCP03Server {
>         public static void main(String[] args) throws IOException {
>             //1、在本机的9999端口监听，等待链接
>             //   细节：要求本机没有其他服务在监听9999端口
>             //   细节：这个ServerSocket 可以通过accept 返回多个Socket[多个客户端连接服务器的并发]
>             ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
>             System.out.println("服务端在监听9999端口，等待连接......");
>     
>             //2、当没有客户端连接9999端口时，程序会阻塞，等待连接
>             //   如果有程序连接，则返回Socket对象，程序进行执行
>             Socket socket = serverSocket.accept();
>             System.out.println("服务端 socket = " + socket.getClass());
>     
>             //3、通过 读取客户端写入到数据通道的数据，显示
>             InputStream inputStream = socket.getInputStream();
>     
>             //4、IO读取，使用字符流
>             BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
>             String s = bufferedReader.readLine();
>             System.out.println(s);//输出
>     
>     
>             //5、获取socket相关联的输出流
>             OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
>             //使用字符输出流的方式恢复信息
>             BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
>             bufferedWriter.write("hello,client 字符流");
>             bufferedWriter.newLine();//写入换行符，表示恢复内容结束
>             bufferedWriter.flush();//手动刷新
>     
>             //设置结束标记
>             socket.shutdownOutput();
>     
>             //6、关闭流
>             bufferedReader.close();
>             bufferedWriter.close();
>             socket.close();
>             serverSocket.close();
>     
>         }
>     }
> 
> **▷ 客户端：**
> 
>     public class SocketTCP03Client {
>         public static void main(String[] args) throws IOException {
>             //连接服务端（ip ，接口）
>             //解析：连接本机的9999端口，如果连接成功，则返回Socket对象
>             Socket socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 9999);
>             System.out.println("客户端 socket = " + socket.getClass());
>     
>             //2、连接上后，生成Socket，通过
>             //   得到 和 socket对象相关联的输出流对象socket.getOutputStream()
>             OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
>     
>             //3、通过输出流，写入数据到 数据通道,使用字符流
>             //outputStream.write("hello,server".getBytes());
>             BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
>             bufferedWriter.write("hello,server 字符流");
>             bufferedWriter.newLine();//插入一个换行符，表示写入的内容结束，注意，要求对方使用readline()，结束标识
>             bufferedWriter.flush();//如果使用字符流，需要手动刷新，否则数据不会写入数据通道
>     
>     
>             //4、获取和socket相关联的输入流数据，读取数据（字节），并显示
>             InputStream inputStream = socket.getInputStream();
>             BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
>             String s = bufferedReader.readLine();
>             System.out.println(s);
>     
>     
>             //5、关闭流对象和socket对象
>             bufferedReader.close();
>             socket.close();
>             bufferedWriter.close();
>             System.out.println("客户端退出.....");
>         }
>     }
> 
> --------------------
> 
> ### 4、netstat 指令 ###
> 
> ▷ **netstat -an** 可以查看当前主机网络情况，包括端口监听情况和网络连接情况
> 
> ▷ **netstat -an | more** 可以分页显示要求在dos控制台下执行 win+r  
> ▷说明:  
> (1)Listening 表示某个端口在监听  
> (2)如果有一个外部程序(客户端)连接到该端口，就会显示一条连接信息  
> (3) 可以输入 ctrl + c 退出指令

--------------------

## 三、UDP网络通信编程 ##

> ### 1、基本介绍 ###
> 
> ▷ 类 DatagramSocket 和 DatagramPacket（数据包/数据报）实现了基于UDP协议网络程序。  
> ▷ UDP数据报通过数据报套接字DatagramSocket 发送和接收，系统不保证UDP 数据报一定能够安全送到目的地，也不能确定什么时候可以抵达。
> 
> ▷ DatagramPacket 对象封装了UDP数据报，在数据报中包含了发送端的IP地址和端口号以及接收端的IP地址和端口号。  
> ▷ UDP议中每个数据报都给出了完整的地址信息，因此无须建立发送方和接收方的连接
> 
> ### 2、基本流程 ###
> 
> ▷ 核心的两个类/对象 DatagramSocket 与 DatagramPacket  
> ▷ 建立发送端，接收端(没有服务端和客户端概念)  
> ▷ 发送数据前，建立数据包/报 DatagramPacket对象  
> ▷ 调用DatagramSocket 的发送、接收方法  
> ▷ 关闭DatagramSocket
> 
> ### 3、应用实例 ###
> 
> **▶ 发送端：**
> 
>     public class UDPSenderB {
>         public static void main(String[] args) throws IOException {
>     
>             //创建DatagramSocket 对象，准备在9998端口 接收数据
>             DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9998);
>     
>             //2、将需要发送的数据，封装到DatagramPacket对象
>             byte[] data = "hello 明天吃火锅".getBytes();
>             // 封装的DatagramPacket 对象 data 内容字节数组， data.length ，主机（IP），端口
>             DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getLocalHost(), 9999);
>     
>             socket.send(packet);
>     
>             //接收数据
>             byte[] bytes = new byte[1024];
>             DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);
>     
>             System.out.println("等待接收数据...");
>             socket.receive(datagramPacket);
>     
>             int length = datagramPacket.getLength();
>             byte[] data1 = datagramPacket.getData();
>     
>             String s = new String(data1 , 0 ,length);
>             System.out.println(s);
>     
>             //关闭资源
>             socket.close();
>             System.out.println("B端退出...");
>         }
>     }
> 
> **▶ 接收端：**
> 
>     public class UDPReceiverA {
>         public static void main(String[] args) throws IOException {
>     
>             //1、创建一个DatagramSocket 对象，准备在9999接收数据
>             DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
>             //2、构建一个DatagramPacket 对象，准备接收数据
>             //   UDP协议中，每个数据包只能是64k
>             byte[] buf = new byte[1024];
>             DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
>             //3、调用接收方法，将通过网络传输的DatagramPacket 对象，填充到packet 对象
>             //   当有数据包发送到 本机的9999端口时，就会接收数据,否则就会阻塞
>             System.out.println("接收端A 等待接收数据...");
>             socket.receive(packet);
>     
>             //4、可以把packet 进行拆包，取出数据，并显示
>             int length = packet.getLength();//实际数据长度
>             byte[] data = packet.getData();//接收到的实际数据
>     
>             String s = new String(data, 0, length);
>             System.out.println(s);
>     
>             //回复信息
>             byte[] bytes = "好的，明天见".getBytes();
>             DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, InetAddress.getLocalHost(), 9998);
>             socket.send(datagramPacket);
>     
>     
>             //关闭资源
>             socket.close();
>             System.out.println("A端退出..");
>         }
>     }

[4580304c9a77458eb85e7407f84cd967.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/4580304c9a77458eb85e7407f84cd967.png
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